Cada vez mais observa-se a inserção de novas tecnologias em salas de aulas. Com o auxílio de políticas publicas, computadores ligados a internet tem estado presentes nas classes nos mais longinquos lugares do nosso país. Isto tem proporcionado que o conhecimento chegue de forma mais ampla e irrestrita a todas as crianças em fase de desenvolvimento. Na ultima decada, além de microcomputadores, tem-se observado a presença, em salas de aulas, de Ipads, celulares, cujos proprietários são os próprios alunos e até mesmo lousa eletrônica em escolas com poder aquisitivo maior. Aliado a isto, nota-se também a inserção de kits robóticos que tem motivado muito os alunos no aprendizado de raciocínio lógico e de programação, pois, eles experimentam o conceito: \"aprender por meio do fazer\". O uso de todas estas tecnologias tem como objetivo principal cativar a atenção dos alunos, incentivar a pesquisa e o aprendizado interativo, uma vez que o ensino antes expositivo dá lugar ao ensino interativo, isto é, que conta com a participação mais ativa do estudante. Nesta direção, esta dissertação de Mestrado traz uma inovação no sentido que está sendo proposto um sistema que permite que um robô humanoide seja inserido em salas de aulas. Trata-se de um protótipo que permite que o robô reconheça figuras geométricas planas, que pode ser estendido para outros tipos de conteúdos. O objetivo é a integração de um sistema de visão computacional em um ambiente de controle de um robô humanoide para torná-lo capaz de reconhecer figuras geométricas planas, para ser utilizada como uma ferramenta de ensino. Este sistema de visão é baseado em técnicas de Atenção Visual e utiliza uma rede neural LEGION para segmentar os objetos mais salientes da imagem e uma rede neural do tipo Multicamadas (MLP), para realizar a classificação desses objetos. Graças a este sistema de visão, o robô consegue discernir figuras sobrepostas independente do ambiente real no qual esteja inserido. Para avaliar o desempenho do sistema proposto, algumas aplicações foram desenvolvidas que envolveram a participação de crianças interagindo com o robô no reconhecimento de figuras geométricas. Embora sejam necessários uma maior numero de experimentos, os resultados obtidos indicam que o sistema proposto apresenta-se como uma ferramenta alternativa, promissora e interessante, tendo sida muito bem recebida por parte dos alunos e professores. / Increasingly there has been the introduction of new technologies in the classroom. With the help of public policies, computers connected to the internet has been used in the classes in the far reaches of our country. This has provided the knowledge reachs broader and unrestricted way to all children under development. In the last decade, besides computers, has been seen the presence in classrooms of Ipads, smart phones, owned by the students themselves and even electronic whiteboard in schools with higher purchasing power. Added to this, there is also the inclusion of robotic kits that has motivated much students in learning logical reasoning and programming, as they experience the concept: \"learning through doing\". The use of all these technologies aims to captivate the attention of students, encourage research and interactive learning, since the school, before exhibition, gives way to interactive teaching, that is, who has the most active student participation. In this direction, this Masters thesis brings an innovation in the sense that is being proposed a system that allows a robot humanoid is inserted into classrooms. It is a prototype that allows the robot to recognize planar geometric figures, which can be extended to other types of content. The goal is the integration of a computer vision system in a control a humanoid robot environment to make it able to recognize This has provided the knowledge gets broader and unrestricted way all children under development geometric figures, to be used as a teaching tool. This vision system is based on Visual Attention techniques and uses a neural network LEGION to target the salient objects image and a Multilayer (MLP) neural network, to perform the classification of these objects. Thanks to the vision system, the robot can distinguish independent of the actual environment in which overlapping figures is inserted. To evaluate the performance of the proposed system, some applications were developed that involved the participation of children interacting with the robot in the recognition of geometric figures. Although a larger number of experiments are needed, the results indicate that the proposed system is presented as an alternative tool, promising and interesting, and it was very well received by students and teachers.

A robótica é uma área multidisciplinar que cresce continuamente com a contribuição do avanço científico e aumento frequente do poder computacional do hardware. As pesquisas em robótica estão divididas em diversas linhas de investigação. A visão computacional é uma das linhas de pesquisa de grande interesse devido à farta variedade de métodos e técnicas oferecidas. Um dos maiores desafios para os robôs é descobrir e analisar o ambiente em que estão inseridos. Dentre os principais sensores que podem ser utilizados, as câmeras digitais oferecem um bom benefício: podem ser leves, pequenas e baratas, características fundamentais para alguns robôs. Este trabalho propõe o desenvolvimento e análise de um sistema de visão computacional para rastrear veículos usando sistemas de detecção e classificação de segmentos em imagens. Para atingir os objetivos são investigados métodos de extração de informações das imagens, modelos de atenção visual e modelos de aprendizado bioinspirados para detecção e classificação de veículos. Para a tarefa de atenção visual foram utilizadas as técnicas de geração de mapas de saliência iNVT e VOCUS2, enquanto que para classificação foi empregada a técnicas bag-of-features e finalmente, para o rastreamento do veículo especificado, durante seu percurso em uma rodovia, foi adotada a técnica Camshift com filtro de Kalman. O sistema desenvolvido foi implementado com um robô aéreo e testado com imagens reais contendo diferentes veículos em uma rodovia e os resultados de classificação e rastreamento obtidos foram muito satisfatórios. / Robotics is a multidisciplinary area that continually grows with the contribution of scientific advancement and frequent increase in computational hardware power. Research in robotics are divided into several lines of investigation. Computer vision is one of the research areas of great interest due to the abundant variety of methods and techniques offered. One of the biggest challenges for the robots is to discover and analyze the environment in which they are inserted. Among the main sensors that can be used, digital cameras offer good benefits: they can be lightweitgh, small and cheap, which are fundamental characteristics for some robots. This work undertakes the development and analysis of a computer vision system to track vehicles by detecting and classifying segments in imaging systems. To achieve the objectives, methods on image information extraction, visual attention models and bioinspired learning models were studied for detection and classification of vehicles. For the task of visual attention the INVT and VOCUS2 models were used to generate saliency maps, while for classification was applied the bag-of-features method and finally to track the specified vehicle during its journey on a highway, it was adopted CamShift technique joint with a Kalman filter. The developed system was implemented with an aerial robot and tested with real images containing different vehicles on a highway and the results of classification and tracking obtained were very satisfactory.

Durante o turno de trabalho em atividades repetitivas, foram avaliados 8 homens com idade entre 20 e 40 anos, com cronotipo moderadamente matutino, e dominância manual e visual direita. Os sujeitos foram submetidos a testes de alocação da atenção visual 6 vezes ao dia, em 9 dias. Os testes consistiam em manter o olhar fixo no centro da tela do computador, e responder o mais rapidamente possível a todos os estímulos que aparecerem. No experimento 1 (atenção explícita) devia-se prestar particular atenção à área de 4ox4o centrada no ponto de fixação, no experimento 2 (atenção dividida) devia-se prestar atenção simultaneamente a duas regiões de 4ox4o centradas lateralmente, a 10 o do centro. Os voluntários executaram a primeira tarefa sem problemas durante todo o turno de trabalho, com TRs médios mais rápidos no início da manhã (7h40min), e no início da tarde (14h20min). Quanto aos testes de atenção dividida, houve uma aparente oscilação no desempenho médio dos sujeitos a cada uma hora e vinte, com TRs mais rápidos nos mesmos horários (7:40 e 14:20). / During their worshift with repetitive activity, we evaluated 8 male subjects between 20 and 40 years old, right eye and hand dominance, and with moderate morningness chronotype. The subjects were submitted to tests of allocation of visual attention on 9 days. Tests consisted of fixing the point center of a computer screen and pressing a key as quickly as possible to any stimulus that they appeared anywhere on the screen. In experiment 1 attentioni should be focussed in a 4ox4o central area, whereas in experiment 2, attention should be divided simultaneously sideways, in two such 4ox4o areas, indicated by two lateral squares frames. Subjects easily focused attention in the center (experiment 1) throughout their workshift, whit quicker average of reaction times (RTs) at the beginning of the morning (7h40min), and at the beginning in the afternoon (14h20min). There was, on the other hand, an apparent oscillation in their ability to divide attentio with period of approximately 80 min. Again, mean RTs were faster at 7:40 and again at 14:20.

Avaliamos a orientação da atenção visual de pacientes com Doença de Parkinson (DP), idosos e jovens saudáveis. Foram feitos cinco experimentos de Tempo de Reação (TR) e de Julgamento de Ordem Temporal (JOT), nos quais se avaliaram a atenção automática e voluntária e a percepção de ordem temporal. Os pacientes com DP apresentaram déficits em relação aos idosos na atenção voluntária, na percepção de ordem temporal e na flexibilidade mental, mas tiveram resultados semelhantes aos idosos na avaliação da atenção automática. A correlação entre os valores do TR e do JOT foi significativa entre os experimentos de TR e JOT, o que evidencia que os déficits dos DP e idosos têm origem num mecanismo em comum: a atenção. / We investigated the orienting of visual attention in patients with Parkinson?s disease (PD), healthy elderly and young subjects. Five Reaction Time (RT) and Temporal Order Judgment (TOJ) experiments were performed in order to evaluate automatic and voluntary attention and perception of temporal order. The PD patients exhibited a deficit when compared to the healthy elderly subjects in voluntary attention, perception of temporal order and mental flexibility, but had similar results in the automatic attention task. The correlation between the values obtained in RT and TOJ experiments was significant, which points towards a common mechanism underlying deficits of PD patients and effects of aging: attention.

Resultados anteriores de nosso laboratório em tarefas de tempo de reação vai/não-vai utilizando uma pista periférica sugerem que a presença do efeito atencional depende da saliência do alvo em relação ao distraidor. O objetivo deste trabalho foi examinar e estender esses resultados assumindo a hipótese de que a interferência de estímulos irrelevantes é menor em condições de alta carga perceptual. No experimento 1, confirmando resultados anteriores, registramos o efeito atencional quando o alvo era uma linha vertical e o distraidor era uma linha horizontal, porém, quando esses estímulos desempenhavam papel oposto, não houve mobilização da atenção. Supusemos que uma maior saliência perceptual da linha vertical em relação à linha horizontal pode ter sido o fator responsável pela ausência do efeito atencional quando a linha vertical assumiu o papel de distraidor. Testamos essa hipótese nos experimentos 2 e 3, onde removemos o distraidor e diminuímos sua saliência, respectivamente. Nos dois casos, registramos o efeito atencional para a linha horizontal. Esse resultado é consistente com a hipótese de menor saliência perceptual da linha horizontal em relação à vertical e também com a hipótese da carga perceptual. O objetivo do experimento 4 foi identificar um dos possíveis fatores responsáveis pela menor saliência da linha horizontal. Replicamos o experimento 1, porém diminuindo a luminosidade da tela, para testarmos um possível efeito de enquadramento, e obtivemos o efeito atencional, como previsto. Porém, ao repetirmos o mesmo experimento, aumentando a saliência dos distraidores, registramos o efeito atencional apenas na condição em que o alvo era a linha vertical. Embora os fatores responsáveis pela maior saliência relativa da linha vertical ainda não estejam claros, o conjunto de resultados corrobora a hipótese de que o processamento da pista é prejudicado em condições de maior carga perceptual. / Previous studies from our laboratory suggest that the presence of the attentional effect in go/no-go reaction time tasks using a peripheral cue depends on the salience of the go target stimulus in relation to the distactor. The aim of this study was to examine and extend these results, assuming the hypothesis that there is less interference of irrelevant stimuli during conditions of high perceptual load. In experiment 1, we obtained an attentional effect when the go target was a vertical line and the distractor was a horizontal line, but no effect when the go target was the horizontal line and the distractor was the vertical line. We suggested that a greater perceptual salience of the vertical line relative to the horizontal line might be the factor responsible for the absence of the attentional effect when the vertical line was the distractor. We tested this hypothesis in experiments 2 and 3, where we removed the distractor and reduced its salience, respectively. In both cases, we observed an attentional effect for the horizontal line. This result is consistent with the hypothesis of greater salience of the vertical line relative to the horizontal line and also with the perceptual load hypothesis. The aim of experiment 4 was to identify a possible factor responsible by the smaller perceptual salience of the horizontal line. We replicated experiment 1, but reducing the luminosity of the monitor screen, as a test for a possible framing effect, and obtained an attentional effect as expected. However, when we repeated the same experiment, raising the perceptual salience of the distractors, we observed an attentional effect only when the vertical line was the go target. Although the factors responsible for the greater perceptual salience of the vertical line relative to the horizontal line are not clear yet, our results support the hypothesis that the sensory processing of the cue is reduced in conditions of higher perceptual load.

Existe interesse crescente em informações científicas sobre o papel da percepção visual e da atenção visuo-espacial nos esportes. Comparamos os Tempos de Reação (TR) de atletas profissionais com os de não atletas em 5 condições de atenção visual voluntária: difusa, manifesta, encoberta (à esquerda e à direita do ponto de fixação) e dividida. Os atletas apresentaram TR médios menores que os não atletas em todos os experimentos. Diferenças em TRs a estímulos visuais dentro e fora dos focos atencionais não foram significativas (p>0,31), exceto na condição de atenção manifesta (p=0,0001), mas foram ligeiramente maiores em atletas. Tais diferenças foram significativas em experimentos com outros grupos de interesse do nosso laboratório, provavelmente devido a pequenas mudanças no protocolo experimental (detalhes nas instruções fornecidas aos voluntários). Importante salientar que na literatura existem resultados contraditórios na comparação entre atletas e não atletas em tarefas atencionais, provavelmente também por pequenas diferenças nos protocolos experimentais. / There is growing interest in scientific information on the role of visual perception and visuospatial attention in sports. We compared Reaction Times (RT) of professional athletes with those of non-athletes in 5 conditions of voluntary visual attention: diffuse, manifest, covert (to the right and to the left of gaze) and divided. Athletes showed shorter mean RT than non-athletes in all experiments. Differences in RT to visual stimuli inside and outside the attentional focus were not significant (p>0,31), except under manifest attention conditions (p=0,0001), but where slightly higher in athletes. These differences were significant in experiments on other populations of interest in our laboratory, probably due to small changes in the experimental protocol (details in the instructions provided to volunteers). It is important to note that the literature presents contradictory results in the comparison between athletes and non-athletes in attentional tasks, again, probably due to small differences in experimental protocol.

Há evidências que os mecanismos responsáveis pela atenção visuoespacial estão assimetricamente representados nos dois hemisférios cerebrais. A existência de uma diferença interlateral da atenção voluntária foi investigada em uma tarefa de escolha simples e de escolha vai/não-vai. Estímulos pistas centrais unilaterais (indicando lado esquerdo ou direito do espaço) e estímulos pistas centrais bilaterais (indicando ambos os lados do espaço) foram utilizados para direcionar a atenção. Tempos de reação a um alvo quando as pistas eram válidas, inválidas e bilaterais foram avaliados. O efeito atencional (diferença entre o tempo de reação quando a pista era inválida e o tempo de reação quando a pista era válida) foi maior quando a pista indicava o lado direito do que quando indicava o lado esquerdo. Quando a pista ocorria bilateralmente, o tempo de reação foi menor no lado direito do que no lado esquerdo. A atenção voluntária tende a favorecer o lado direito do espaço particularmente quando a discriminação da forma do alvo é requerida. / There is evidence that the mechanisms responsible for visuospatial attention are asymmetrically represented in the two cerebral hemispheres. The existence of an interlateral difference of voluntary attention was investigated in a simple choice reaction time task and in a go/no-go choice reaction time task. Unilateral central cues (indicating left side or right side) and bilateral central cue (indicating both sides of space) were used to control attention. Reaction time to a visual target stimulus when the cue was valid, invalid or bilateral was evaluated. The attentional effect (difference between reaction time when the cue was invalid minus when the cue was valid) was larger when the cue indicated the right side than when it indicated the left. When the cue occurred bilaterally, reaction time was faster on the right hemifield. The voluntary attention tends to favor the right side of space particularly when discrimination of the shape of the target stimulus is required.

Estudos sobre a orientação da atenção que utilizam o procedimento de Posner têm demonstrado dois efeitos: uma facilitação inicial no processamento do estímulo que aparece no lugar para onde dirigiu-se a atenção e subsequentemente um prejuízo no processamento deste estímulo, neste local. Em um trabalho anterior não evidenciamos o efeito facilitador da orientação da atenção em uma tarefa de tempo de reação simples. Levantamos algumas hipóteses para explicar este efeito oposto. Para testarmos tais hipóteses realizamos 6 experimentos. Nos dois primeiros, examinamos em que medida a presença de tentativas de pegada influenciava a expressão do efeito negativo do estímulo precedente. No terceiro examinamos a possibilidade do estímulo precedente ser capaz de reduzir a responsividade. No quarto equalizamos a intensidade efetiva do estímulo alvo nas duas posições em que ele podia ser apresentado (mesma e oposta). No quinto e no sexto avaliamos a evolução temporal do efeito negativo do estímulo precedente, na tentativa de determinar até que ponto ela teria alguma relação com a evolução temporal esperada para um mascaramento anterógrado. O sexto experimento poderia adicionalmente fornecer alguma pista de uma contribuição de uma inibição de retorno, neste caso precoce, para o efeito negativo encontrado. Em todos esses casos a influência atencional do estímulo precedente presumivelmente continuaria a ocorrer, mas seria suplantada pela influência contrária coexistente. Em conjunto, nossos resultados sugerem que o efeito negativo do estímulo precedente em uma tarefa de tempo de reação simples, se deve a uma interferência com o processamento do estímulo alvo, caracterizando uma inibição de natureza sensorial. / Studies about attention orienting that use Posner?s procedure have demonstrated two effects: an initial facilitation of responsivit when the target stimulus appears in the same location as the prime stimulus and a subsequent inhibition of this responsvity. In a previous work we could not find the early facilitatory effect of attention orienting in a simple reaction time task. The hypotheses that we raised to explain this unexpected finding were tested in six experiments. In the first two ones, we examined whether the presence of catch trials influenced the expression of the negative effect of the prime stimulus. In the third experiment we examined the possibility that the prime stimulus reduced responsivity. In the fourth experiment we equalized the intensity of the target stimulus in the two locations where it could be presented (same and opposite). In the fifth and in sixth experiments we evaluated the time course of the negative effect of the prime stimulus, as an attempt to verify whether it would be compatible with a forward masking process. The sixth experiment could additionally give some clue about a contribution of inhibition of return, in this case precocious, to the found negative effect. In all these cases the attentional influence of the prime stimulus would presumably continue to occur, but would be supplanted by the contrary negative of this stimulus influence. Overall, our results suggest that the negative effect of the prime stimulus in a simple reaction time task is due to an interference with the processing of the target stimulus, characterizing a kind of sensory inhibition.

O presente trabalho analisou algumas das possíveis características do efeito da atenção intermodal entre elas: relação sinal/ruído e assincronia entre início dos estímulos (AIE) em relação ao tipo de tarefa realizada. Os Experimentos 1 e 2 mostraram que os efeitos da atenção intermodal se manifestam na presença de ruído visual externo, e que não se manifestam na ausência de ruído em uma AIE de 133 ms. No entanto, o Experimento 3 mostrou que quando a AIE é maior que a utilizada nos experimentos anteriores, o efeito intermodal se manifesta no comportamento na ausência de ruído visual externo. Finalmente, o Experimento 4 mostrou que em uma AIE curta (133 ms), e em uma tarefa de localização, o efeito intermodal se manifesta. Os resultados sugerem que o efeito atencional intermodal se manifesta na presença e na ausência de ruído visual e que o mecanismo de discriminação da frequência do alvo demora mais tempo para se completar do que o mecanismo de localização do alvo. / The current work examined the possible contribution of signal to noise ratio, the asynchrony between the onsets of the cue and the target (SOA) and the kind of task performed by the observer to the manifestation of crossmodal attentional effects. The Experiments 1 and 2 showed that crossmodal attentional effect appears when there is visual noise, but it does not appear when there is no visual noise at 133 ms SOA. The Experiment 3 showed that when the SOA is longer than 133 ms, the crossmodal attentional effect appears when there is no visual noise. The Experiment 4 showed that in a localization task, the crossmodal attentional effect appears even in a short SOA (133 ms). Taken together, the results indicate that crossmodal attentional effects appear when there is visual noise and when there is no visual noise. However, in the later condition and when the target has to be identified, the crossmodal attentional effect takes longer to appear.

Nós realizamos três experimentos para estudar a distribuição da atenção pelo campo visual e a possibilidade dos recursos atentivos serem mais concentrados no interior de uma área delimitada por uma figura geométrica de aparecimento abrupto. Os participantes realizaram uma tarefa de julgamento de ordem temporal (JOT), na qual julgaram a ordem de duas letras apresentadas em seqüência. Uma letra foi apresentada dentro e a outra fora de uma moldura, que não foi relacionada com a tarefa. A percepção de ordem temporal foi influenciada pela moldura nos três experimentos. A variação da distância entre as duas letras e o tempo de exposição da moldura foram manipulados, alterando o julgamento dos participantes. Os resultados demonstraram uma variação na concentração dos recursos atentivos em função da distância entre as duas letras e em função do tempo de exposição da moldura. Os resultados sugerem que a forma de uma figura geométrica pode produzir uma reorganização dos recursos atentivos, que parecem estar mais concentrados dentro do que fora das suas bordas. / We conducted three experiments to examine the distribution of visual attention and the possibility of the attentional resources to be concentrated along an area delimited by a frame of abrupt onset. The participants performed a temporal order judgment (TOJ) task, in which judged the order of two letters presented in sequence. One letter was showed inside and other outside a frame that was not related to the task. Perception of temporal order was influenced by the frame in all experimental conditions. The judgement of participants was affected by the distance between the two letters and the cue lead time. The findings suggest that the form of a geometric figure can reallocate the resources of attention that should be more concentrated inside than outside of its borders.